Схема замещения и параметры двухобмоточного трансформатора. Паспортные данные трансформатора их использование для расчета параметров схемы замещения.

Графическое изображение двухобмоточного трансформатора, используемое в схемах электрических сетей, показано на рис. 2.3,а.

Первичным напряжением U₁ считается напряжение со стороны питания трансформатора, вторичным U₂ – напряжение со стороны нагрузки S=Р+jQ. Соответственно и обмотки трансформатора называются первичной и вторичной. Стрелка, перечеркивающая обозначение трансформатора, показывает, что трансформатор имеет устройство РПН (устройство регулирования напряжения под нагрузкой).

При расчетах электрических сетей двухобмоточный трансформатор представляют Г-образной схемой замещения (рис. 2.3,б). Продольными параметрами схемы являются активное и реактивное сопротивления R_т и X_т обмоток трансформатора. Поперечными параметрами схемы являются активная и реактивная проводимости G_т и В_т, которые определяют соответственно активную и реактивную составляющие тока холостого хода трансформатора I_х.

Поскольку трансформатор связывает сети разных напряжений, все его параметры приводятся к одному напряжению. Без специальной оговорки будем считать, что все параметры трансформатора приведены к напряжению первичной обмотки. На подстанциях электрических сетей первичной обмоткой является, как правило, обмотка высшего напряжения, а вторичной – обмотка низшего напряжения.

Рис. 2.3. Графическое изображение (а) и схемы замещения (б,в) двухобмоточного трансформатора

Наряду со схемой рис. 2.3,б используется упрощенная схема замещения (рис. 2.3,в), в которой поперечная ветвь представлена в виде отбора или потерь мощности ΔS_х = ΔР_х + jΔQ_х. Индекс “х” у активных и реактивных потерь обозначает, что эти потери имеют место не только при нагрузке трансформатора, но и при его холостом ходе.

В справочной литературе приводятся следующие каталожные (паспортные) данные двухобмоточных трансформаторов:

• S_{т ном} – номинальная мощность трансформатора, кВ^.А;

• U_вн, U_нн – номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжения трансформатора, кВ;

• ΔР_х – потери активной мощности при холостом ходе трансформатора, кВт;

• I_x – ток холостого хода, %;

• u_к – напряжение короткого замыкания, %;

• ΔР_к – потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора, кВт. Последние четыре параметра определяются из опыта холостого хода (рис. 2.4,а) и опыта короткого замыкания (рис. 2.4,б). Схемы этих опытов с целью упрощения показаны для однофазного трансформатора.

В опыте холостого хода на первичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение U_вн, а вторичная обмотка разомкнута (холостой ход). Амперметром А измеряется ток холостого хода I_х, а ваттметром W – потери активной мощности при холостом ходе ΔР_х. Ток холостого хода выражается в процентах от номинального тока трансформатора I_вн:

I_x%=100I_x/I_вн=100I_x3U_вн/S_{т ном}. (2.16)

Рис. 2.4. Схемы опытов холостого хода (а) и короткого замыкания (б)

В опыте короткого замыкания (рис. 2.4,б) вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко, а к первичной подается такое напряжение u_к, чтобы через эту обмотку протекал номинальный ток I_вн. Величины напряжения u_к и тока I_вн измеряются вольтметром V и амперметром А соответственно. Ваттметром W измеряются потери активной мощности ΔР_к. Напряжение короткого замыкания u_к выражается в процентах от номинального напряжения:

u_к%=100u_к/U_вн.